【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体技术，特别是包括沟槽闸极的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
1、金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)可用作集成电路中的功率晶体管，通常在高电压和/或高电流条件下运行。通常，功率mosfet可以大致分为两类：平面闸极mosfet和沟槽闸极mosfet。
2、对于沟槽闸极mosfet，闸极通常容纳在沟槽中，具有较小占用面积(footprint)和较低寄生电容的优点。然而，在导通电阻(ron)、崩溃电压(bvd)和开关损耗方面，传统的沟槽闸极mosfet仍然不能满足功率电子应用的所有要求。因此，仍然需要提供一种能够表现出低导通电阻(ron)和高崩溃电压(bvd)的功率mosfet。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供半导体装置及其制造方法，以增强现有技术中传统半导体装置的电性表现。
2、根据本专利技术的一些实施例，提供一种半导体装置，包括：一磊晶层；至少一闸极沟槽，包括一下闸极沟槽和一上闸极沟槽，所述下闸极沟槽的宽度小于所述上闸极沟槽的宽度；至少一沟槽闸极结构，设置在所述至少一闸极沟槽中，其中，所述至少一沟槽闸极结构包括：一底闸极结构，设置在所述下闸极沟槽的下部，其中，所述底闸极结构包括一第一闸极电极和一第一闸极介电层；一中闸极结构，设置在所述下闸极沟槽的上部，其中，所述中闸极结构包括一第二闸极电极和一第二闸极介电层，所述第二闸极介电层的厚度小于所述第一闸极介电层的厚度；以及一顶闸极结构，设置在所述上闸极沟槽，其中，所述顶闸极结
3、根据本专利技术的另一些实施例，提供一种半导体装置的制造方法，包括：提供一磊晶层；形成一上闸极沟槽在所述磊晶层中；形成一下闸极沟槽在所述磊晶层中，其中，所述下闸极沟槽的宽度小于所述上闸极沟槽的宽度；形成一底闸极结构在所述下闸极沟槽的下部，其中，所述底闸极结构包括一第一闸极电极和一第一闸极介电层；形成一中闸极结构在所述下闸极沟槽的上部，其中，所述中闸极结构包括一第二闸极电极和一第二闸极介电层，所述第二闸极介电层的厚度小于所述第一闸极介电层的厚度；以及形成一顶闸极结构在所述上闸极沟槽中，其中，所述顶闸极结构包括一第三闸极电极和一第三闸极介电层，所述第三闸极介电层的厚度小于所述第二闸极介电层的厚度；其中，所述第一闸极电极、所述第二闸极电极和所述第三闸极电极彼此分离。
4、根据本专利技术的一些实施例，第一闸极电极、第二闸极电极和第三闸极电极彼此分离，并可施加不同的偏压，以导通邻近沟槽闸极结构的通道。此外，由于可以适当地调整第一闸极电极、第二闸极电极和第三闸极电极的功函数，因此，可以相应地调整沟槽闸极结构周围(尤其是底部)的电场分布。因此，可以降低半导体装置的导通电阻(ron)，并且可以提高崩溃电压(bvd)。此外，由于靠近源极掺杂区的闸极介电层比远离源极掺杂区的闸极介电层薄，因此可以提高半导体装置的跨导(transconductance)。
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1.一种半导体装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二闸极电极的宽度大于所述第一闸极电极的宽度，并且所述第二闸极电极的宽度小于所述第三闸极电极的宽度。
3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二闸极介电层从所述第二闸极电极下方延伸至所述下闸极沟槽的侧壁。
4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述顶闸极结构包括一弧形下角，所述弧形下角延伸超过所述中闸极结构的上边缘。
5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第三闸极电极包括一弧形下角。
6.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第三闸极介电层从所述第三闸极电极下方延伸到所述上闸极沟槽的侧壁。
7.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一闸极电极、所述第二闸极电极和所述第三闸极电极其中之一的功函数不同于所述第一闸极电极、所述第二闸极电极和所述第三闸极电极其中另外两个的功函数。
8.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括：一基体掺杂区，设置在所述磊晶层中；
9.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述第一闸极电极的最低面低于所述基体掺杂区的所述底面。
10.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，还包括：一源极掺杂区，设置在所述基体掺杂区中；所述源极掺杂区的导电类型不同于所述基体掺杂区的导电类型，其中，所述第三闸极电极的顶面高于所述源极掺杂区的底面。
11.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括：一汲极接触，设置在所述至少一沟槽闸极结构的下方。
12.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述至少一沟槽闸极结构包括两个沟槽闸极结构；并且所述半导体装置还包括一重掺杂区，设置在所述基体掺杂区的顶面处并且在所述两个沟槽闸极结构之间；所述重掺杂区的导电类型与所述基体掺杂区的导电类型相同。
13.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
14.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，形成所述底闸极结构在所述下闸极沟槽的所述下部包括：
15.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，形成所述中闸极结构在所述下闸极沟槽的所述上部包括：
16.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第二闸极电极的宽度大于所述第一闸极电极的宽度，并且所述第二闸极电极的宽度小于所述第三闸极电极的宽度。
17.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述顶闸极结构包括一弧形下角，所述弧形下角延伸超过所述中闸极结构的上边缘。
18.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第三闸极电极包括一弧形下角。
19.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第一闸极电极、所述第二闸极电极和所述第三闸极电极其中之一的功函数不同于所述第一闸极电极、所述第二闸极电极和所述第三闸极电极其中另外两个的功函数。
20.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，还包括：形成一基体掺杂区在所述磊晶层中，所述基体掺杂区覆盖所述下闸极沟槽的两侧，其中，所述第一闸极电极的最低面低于所述基体掺杂区的底面。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二闸极电极的宽度大于所述第一闸极电极的宽度，并且所述第二闸极电极的宽度小于所述第三闸极电极的宽度。
3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二闸极介电层从所述第二闸极电极下方延伸至所述下闸极沟槽的侧壁。
4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述顶闸极结构包括一弧形下角，所述弧形下角延伸超过所述中闸极结构的上边缘。
5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第三闸极电极包括一弧形下角。
6.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第三闸极介电层从所述第三闸极电极下方延伸到所述上闸极沟槽的侧壁。
7.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一闸极电极、所述第二闸极电极和所述第三闸极电极其中之一的功函数不同于所述第一闸极电极、所述第二闸极电极和所述第三闸极电极其中另外两个的功函数。
8.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括：一基体掺杂区，设置在所述磊晶层中；其中，所述第二闸极电极的底面高于所述基体掺杂区的底面。
9.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述第一闸极电极的最低面低于所述基体掺杂区的所述底面。
10.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，还包括：一源极掺杂区，设置在所述基体掺杂区中；所述源极掺杂区的导电类型不同于所述基体掺杂区的导电类型，其中，所述第三闸极电极的顶面高于所述源极掺杂区的底面。
11.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括：一汲极接触，设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：赛沙瓦尔·伊玛目，廖志成，李家豪，
申请(专利权)人：世界先进积体电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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